基于FPGA的64點FFT處理器設計
加入技術交流群
不同于以往的基-4 FFT算法，這里是將輸入的64點數據以8位輸入數據為一組，共分成8組的方式輸入給FFT運算單元進行FFT運算的。完整的FFT蝶形運算共分6級，經歷196個循環狀態。將來自存儲單元的數據輸入到FFT運算單元中，前三級是按8位1組的方法，分為8組進行運算；后三級是將前三級運算所得到的中間數據送入運算單元進行運算。經過FFT運算后，將所得到運算結果寫入存儲單元中保存。結果以倒位序方式輸出，需要經過調整位序變換成為自然順序輸出。本文引用地址：http://www.104case.com/article/191949.htm
2 FFT運算器設計
2．1 系統的整體結構
一個完整的FFT運算單元應該包括以下幾個組成部分：
全局控制單元包括控制器和地址產生單元，用于調控整個FFT運算系統，生成蝶形運算單元以及其他子單元所需的地址，控制各子單元時序，保證其正常有序地工作；
蝶形運算器單元 由蝶形運算器和旋轉因子存儲單元(ROM)組成，負責將送入的輸人數據進行蝶形運算，是FFT運算器的核心單元；
存儲寄存器單元 采用兩個RAM乒乓通信，通過通信接口單元接收總線控制信號，負責存儲輸入數據、中間數據和運算所得最終結果。
系統整體框圖如圖1所示。
3 實驗結果驗證
這里的FFT運算器通過硬件描述語言VHDL代碼進行編寫，在ModelSimSE PLUS 6．1f環境下完成系統仿真，波形仿真如圖3所示。
由波形仿真圖可以看出，地址控制單元以3位二進制編碼定義各子單元的地址，存儲的數據在時序信號和地址總線單元控制下進行FFT運算。實驗證明，當外部時鐘頻率為40 MHz時，可以對隨機生成的64點序列進行FFT定點運算，運算時間為10μs。
4 結 語
這里的FFT運算器采用定點數處理，當處理浮點數時，系統存在處理異常、數據溢出等問題。但是由于可以迅速處理多點數信號，因此在數字圖像處理、實時通信系統的調試和解調等方面具有一定的實際意義，達到了使用FPGA實現DSP算法的目的。
本文在以下方面有所創新：
(1)輸入的64位數據以8位共8組的方式并行輸入，將FFT運算流程分為6級，整個FFT運算過程清晰，結構合理，提高了運行效率。
(2)使用2塊雙口RAM作為存儲器，采用“乒乓操作”，在一個時鐘周期內保證數據傳遞的單向性，減少了數據傳輸的冗余，提高了精度。
(3)將整個FFT運算器進行模塊化設計，在控制模塊的調配下，各個子模塊準確工作，保證了運算的可靠性。
評論